Uso de caulins em misturas asfálticas

A maioria das especificações de misturas asfálticas densas, incluindo as principais referências brasileiras DNIT e DER/SP, contraindica o uso de argila, pois sua presença influencia negativamente a adesividade entre o ligante asfáltico e os agregados. Assim, não é comum a utilização de caulim (argilo-mineral) em misturas asfálticas, embora haja artigos relatando este tipo de utilização em países como Índia, Irã e Nigéria. No campo acadêmico, destacam-se os trabalhos de Kavussi e Hicks (1997), Costa (2006), Lucena (2009) e Zulkati, Diew e Delai (2012).

Kavussi e Hicks (1997) efetuaram estudo do fíler nas misturas asfálticas, ao investigar a influência de quatro tipos de fíler (calcário, quartzo, cinzas volantes e caulim) nas propriedades dos mástiques e nos parâmetros Marshall. Especificamente em relação ao caulim, os autores observaram que: (i) foi o fíler mais fino; (ii) à medida que se elevou o teor de adição de caulim no mástique foram observados aumentos do ponto de amolecimento e da viscosidade e redução na penetração; (iii) o caulim, devido à sua finura, interagiu bastante com o ligante asfáltico, aumentando a rigidez da mistura asfáltica resultante, e; (iv) à medida que se elevou o teor de caulim de 1,5 para 4,5% na mistura asfáltica, o TP se elevou de 5,4 para 6,1%, a estabilidade aumentou de 4,8 para 8,0 kN e a fluência apresentou suave redução de 3,3 para 3,2 mm.

Costa (2006) avaliou a viabilidade de utilização do resíduo grosso (retido na peneira nº 200) oriundo do beneficiamento de caulim, extraído no município de Equador/RN. Adotou-se uma mistura de referência com CAP 50/70, teor de ligante asfáltico = 5,5%, agregados de granito atendendo ao centro da faixa C do DNIT e 1% de cimento Portland. À essa mistura de referência foram gradativamente adicionados percentuais de 5 a 40% do resíduo grosso de caulim, em substituição ao agregado pétreo convencional. Houve o cuidado de se atender à faixa C do DNIT, porém, dentro desta faixa a graduação das diferentes misturas variou bastante.

À medida que se aumentou o percentual de uso de caulim grosso, as tendências de comportamento dos parâmetros avaliados foram (i) reduções de: densidade aparente das misturas, da relação betume vazios, da resistência à tração e da RRT do ensaio de dano por umidade induzida e; (ii) aumentos de: volume de vazios, vazios do agregado mineral e da estabilidade, embora este último resultado pareça contraditório. De modo a atender à especificação do DNIT, a autora concluiu que a utilização de caulim grosso foi viável quando

se substituiu somente até 25% do agregado convencional, com a ressalva de que nenhuma mistura, nem mesmo a de referência, atingiu o valor mínimo de 0,65 MPa para a resistência à tração.

Lucena (2009) utilizou fíler de rejeito de caulim oriundo do estado da Paraíba em concretos asfálticos. As misturas foram produzidas com CAP 50/70, agregados graúdos de granito, areia de rio (quartzosa) e pó de pedra de granito, enquadrados na faixa B do DNIT. O TP foi de 5%. Os teores de fíler variaram de 3 a 6%. Além do rejeito de caulim, também foram produzidas misturas com fíler de serragem de granito.

As misturas contendo fíler de rejeito de caulim apresentaram elevada estabilidade Marshall, da ordem de 3.000 kgf e valores adequados de VAM, independentemente do teor de caulim. As misturas com fíler de rejeito de caulim apresentaram elevado MR, ~9.000 MPa, e foram significativamente mais rígidas que as misturas com fíler de serragem de granito. Os valores de RT, cerca de 1,20 MPa, e de RRT, ~80%, foram superiores aos valores mínimos exigidos pelo DNIT de 0,65 MPa e 70%, respectivamente (LUCENA, 2009). Destaca-se, contudo, que durante o condicionamento térmico do ensaio AASHTO T 283 as misturas não foram resfriadas à -18°C e sim a apenas 10°C, de modo a representar as temperaturas mais frias da região Nordeste do Brasil, o que pode ser considerado um erro de método de ensaio, prejudicando a comparação dos resultados desta pesquisa.

Zulkati, Diew e Delai (2012) compararam os efeitos de três tipos de fíler (cal hidratada, caulim e fíler mineral de granito) em mistura asfáltica densa. Os parágrafos seguintes apresentam as principais conclusões deste estudo.

A mistura contendo caulim apresentou o maior teor de projeto, TP = 5,25%, seguida pela mistura contendo cal, TP = 5,10%, e, por fim, a mistura contendo granito TP = 4,6%. A mistura com cal exibiu o maior módulo de resiliência a 25º C (~3.900 MPa), seguida da mistura contendo fíler granito (~3.400 MPa) e por último a mistura contendo caulim (~3.100 MPa). No ensaio de creep dinâmico, realizado segundo a norma Australian Standard Method 12.1 (50°C, tensão de 0,2 MPa, 0,5s de carregamento e 1,5 de recuperação), a mistura com caulim apresentou melhor performance e a mistura com fíler granito apresentou o pior resultado.

A mistura contendo cal hidratada apresentou o melhor resultado em relação à susceptibilidade ao dano por umidade. Foi constatado que a mistura contendo o caulim apresentou menor susceptibilidade à umidade do que a mistura contendo fíler de granito, sendo que a sensibilidade à umidade foi avaliada pela Relação de Estabilidade Marshall (REM) que a razão entre a estabilidade de um grupo de CPs que ficou imerso à 60°C por 24 horas (grupo condicionado) e a estabilidade Marshall de um grupo de CPs que ficou imerso à 60°C por somente 30 minutos (grupo de controle). A mistura contendo caulim apresentou REM = 87,6% (estabilidade de 1234 kgf para o grupo de controle e de 1081 kgf para o grupo condicionado), enquanto que a mistura contendo o fíler mineral teve REM = 78,9% (estabilidade do grupo controle = 1305 kgf e estabilidade do grupo condicionado = 1030 kgf).

Por ser um tipo de argila, o comportamento esperado para misturas asfálticas contendo caulim seria um mau resultado de susceptibilidade ao dano por umidade. No entanto, para Zulkati, Diew e Delai (2012) o ligante asfáltico parece ter encapsulado as partículas de caulim, protegendo-as do contato com a água. Assim, houve boa adesividade entre ligante e os agregados. Os mesmos pesquisadores sugerem mais testes para corroborar esta hipótese.